(57)【要約】【課題】  据付け蒸気タービン（３０）の効率を判定する方法（１００）を提供する。【解決手段】  本方法は、第１の複数の時点において、１つのセットのステーション・センサを使用して蒸気タービンの少なくとも１つの性能変数の第１の平均値（２１４、２２４、２３４）と第１の分散値とを推定する段階（１０２）を含む。本方法はさらに、第１の複数の時点の少なくとも幾つかを包含する時点含む第２の複数の時点において、精密センサを含む異なるセットのセンサを使用して少なくとも１つの性能変数の第２の平均値（２１０、２２０、２３０）と第２の分散値とを推定する段階（１０４）を含む。第１の平均値、第１の分散値、第２の平均値及び第２の分散値を用いて第１の平均値と第２の平均値との間のマッピング機能が判定される（１０６）。【選択図】      図1
2006083855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
据付け蒸気タービン（３０）の効率を判定する方法（１００）であって、
第１の複数の時点において、１つのセットのステーション・センサを使用して蒸気タービンの少なくとも１つの性能変数の第１の平均値（２１４、２２４、２３４）と第１の分散値とを推定する段階（１０２）と、
前記第１の複数の時点の少なくとも幾つかを包含する時点を含む第２の複数の時点において、精密センサを含む異なるセットのセンサを使用して前記少なくとも１つの性能変数の第２の平均値（２１０、２２０、２３０）と第２の分散値とを推定する段階（１０４）と、
前記第１の平均値、第１の分散値、第２の平均値及び第２の分散値を用いて前記第１の平均値と第２の平均値との間のマッピング機能を判定する段階（１０６）と、
を含む方法。
【請求項２】
前記第２の複数の時点の最後の時点よりも後の少なくとも１つの時点において、前記１つのセットのステーション・センサとマッピング機能とを使用して蒸気タービンの前記少なくとも１つの性能変数の付加的平均値を推定する段階（１０８）をさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
据付け蒸気タービン（３０）の効率を判定する方法（１００）であって、
第１の複数の時点において、１つのセットのステーション・センサを使用して蒸気タービンの少なくとも１つの性能変数の第１の平均値（２１４、２２４、２３４）と第１の分散値とを推定する段階（１０２）と、
前記第１の複数の時点の少なくとも幾つかを包含する時点を含む第２の複数の時点において、精密センサを含む異なるセットのセンサを使用して前記少なくとも１つの性能変数の第２の平均値（２１０、２２０、２３０）と第２の分散値とを推定する段階（１０４）と、
前記第１の平均値、第１の分散値、第２の平均値及び第２の分散値を用いて前記第１の平均値と第２の平均値との間のマッピング機能を判定する段階（１０６）と、
異なる施設における同一コードタイプの複数の蒸気タービンにおいて、前記推定する段階と判定する段階とを反復して、前記同一タイプのセンサ間における反復性を判定する段階と、
を含む方法。
【請求項４】
前記第２の複数の時点の最後の時点よりも後の少なくとも１つの時点において、前記１つのセットのステーション・センサとマッピング機能とを使用して複数の蒸気タービンの各蒸気タービンの前記少なくとも１つの性能変数の付加的平均値を推定する段階（１０８）をさらに含む、請求項３記載の方法。
【請求項５】
付加的時点で複数の蒸気タービンの各蒸気タービンにおいて、少なくとも１つの前記精密センサを含む前記異なるセットのセンサのサブセットを使用して前記少なくとも１つの性能変数の第３の平均値と第３の分散値とを推定する段階（１０８）をさらに含み、前記マッピング機能を判定する段階が、前記第１の平均値、第１の分散値、第２の平均値及び第２の分散値と共に前記第３の平均値及び第３の分散値を用いる段階をさらに含み、さらに、前記複数の蒸気タービンの各蒸気タービンにおいて、前記付加的時点が、前記第２の複数の時点の開始時点と終了時点との間の時点を含みかつ前記第２の複数の時点とは異なる、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
蒸気タービン（３０）の効率を判定するためのプロセッサであって、該プロセッサが、
第１の複数の時点において、１つのセットのステーション・センサを使用して蒸気タービンの少なくとも１つの性能変数の第１の平均値（２１４、２２４、２３４）と第１の分散値とを推定し（１０２）、
前記第１の複数の時点の少なくとも幾つかを包含する時点を含む第２の複数の時点において、精密センサを含む異なるセットのセンサを使用して前記少なくとも１つの性能変数の第２の平均値（２１０、２２０、２３０）と第２の分散値とを推定し（１０４）、
前記第１の平均値、第１の分散値、第２の平均値及び第２の分散値を用いて前記第１の平均値と第２の平均値との間のマッピング機能を判定する（１０６）、ように構成されている、
プロセッサ。
【請求項７】
前記第２の複数の時点の最後の時点よりも後の少なくとも１つの時点において、前記１つのセットのステーション・センサとマッピング機能とを使用して蒸気タービンの前記少なくとも１つの性能変数の付加的平均値を推定する（１０８）ようにさらに構成されている、請求項６記載のプロセッサ。
【請求項８】
前記少なくとも１つの性能変数が、蒸気タービン（３０）のＨＰ（４８）、ＩＰ（５４）及びＬＰ（６０）セクションのセクション効率を含む、請求項６記載のプロセッサ。
【請求項９】
付加的時点において、少なくとも１つの前記精密センサを含む前記異なるセットのセンサのサブセットを使用して前記少なくとも１つの性能変数の第３の平均値と第３の分散値とを推定する（１０８）ようにさらに構成され、かつ前記マッピング機能を判定するために前記第１の平均値、第１の分散値、第２の平均値及び第２の分散値と共に前記第３の平均値及び第３の分散値を用いるようにさらに構成されている、請求項６記載のプロセッサ。
【請求項１０】
前記付加的時点が、前記第２の複数の時点の開始時点と終了時点との間の時点を含みかつ前記第２の複数の時点とは異なる、請求項９記載のプロセッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的には蒸気タービン−発電機システムに関し、より具体的には、比較的安価なセンサを使用して蒸気タービンの性能を推定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大型蒸気タービン−発電機システムは、その所有者にとっては大きな資本投資であり、それらの所有者にとってのその経済的利益は、蒸気タービンが稼動する熱効率に応じて変わる。大型蒸気タービン−発電機の所有者は、そのシステムの作動パラメータを、そのシステムのために設計した及び／又はそのシステムの初期据付け後の作動試験時に明らかになった最適なセットの作動パラメータに可能な限り近い状態に維持することに極めて強い関心がある。さらに、時間の経過と共に、内部部品の劣化及びその他の原因により、性能の低下が発生する可能性がある。
【０００３】
蒸気タービン−発電機サブシステムの据付け作業の一部として、所有者及び／或いは工事請負業者又はタービン製造業者が、そのシステムの熱消費率を実証又は測定するために様々な専用精密センサを使用して非常に正確な試験を行うのが普通である。熱消費率は、電力出力の単位当たりの熱入力の単位数として定義された、蒸気タービン−発電機システムの熱効率の尺度である。熱消費率の１つの標準的な試験は、ＡＳＭＥ試験として知られており、ＡＳＭＥ（米国機械学会）の刊行物である「ＡＮＳＩ／ＡＳＭＥ  ＰＴＣ  ６−１９７６  Ｓｔｅａｍ  Ｔｕｒｂｉｎｅｓ」に定義されている。上記両試験の要件及び特徴は、そのような条件のエネルギー含量及び得られた電力出力を正確に求めるために、蒸気タービン内の温度、圧力及び流量と共に得られた発電機電力出力を正確に測定することである。測定値の精度は十分に高く、測定結果に適用される測定許容誤差を比較的小さくする必要がある。このような試験は、実行するのに大きな費用がかかる。例えば、標準ＡＳＭＥ試験は、大きなコストでの専用測定装置の大規模な設置と共に、試験を行うための大量の労力を必要とする。それらのコストに加えて、ＡＳＭＥタイプの試験は、蒸気タービン−発電機システムの日々の稼動中に使用するのには適していないという付加的な欠点を有する。
【０００４】
タービンの耐用期間中での付加的時点においてこの試験を繰り返すことは費用がかさむので、蒸気タービンの性能試験の少なくとも１つの公知方法においては、性能を推定するために、タービンには多数の「ステーション」センサが設けられる。
【０００５】
例えば、特許文献１には、熱性能モニタが記載されており、この熱性能モニタは、蒸気タービン−発電機システムをその制御可能に選択した圧力及び温度で作動させることの経済的損失、効率、熱消費率における偏差及び出力損失をオペレータ及び評価技術者（ｒｅｓｕｌｔｓ  ｅｎｇｉｎｅｅｒ）に知らせる。制御弁位置信号及び発電機からの電気出力信号と共に、特定の温度及び圧力信号をシステム内の様々な箇所で発生させる。このデータは、対応する設計値と共に処理され、設計値からの温度偏差、圧力偏差及び排気圧力偏差による経済的損失が計算される。別の計算により、システム内のタービンの効率とその結果としての出力損失との比較が生成される。
【０００６】
特許文献２には、蒸気品質を判定するための方法及び装置が記載されており、この方法及び装置では、蒸気のサンプル流に対して熱を加え又は蒸気のサンプル流から熱を除去して、過熱又は過冷点に到達させる。サンプルを過熱又は過冷するために必要なエネルギー量を、蒸気の流量、温度及び圧力のようなその他のパラメータと共に計算に入れて蒸気の品質を判定する。蒸気品質センサは、タービンその他のような装置における用途を有すると考えられる。
【０００７】
特許文献３は、電力を経済的に送電するための方法及びシステムに関するものである。例えば蒸気タービンのような複数の発電装置のリアルタイムの熱消費率及び各装置の対応するエミッションデータを用いて、低コストで電力を送電する。また、この特許に記載された方法は、発電に関連するコストを他の電気事業体から電力を購入するコストと比較して、電力の送電に関連したコスト低減を達成する。各発電装置は、ボイラ、蒸気タービン及び発電機に接続したセンサを含む。これらのセンサは、当技術分野においては公知であり、例えば発電装置の発電部分の水及び空気の温度及び圧力、燃料流量、電力並びに同様な特性を測定するために設けられる。各々のセンサによって発生したデータは、データ収集インタフェースに転送されて、リアルタイムの熱消費率を計算し、またシステムオペレータが経済的に電力を送電するために用いる熱消費率曲線を生成するために、プラント処理装置によって利用される。
【０００８】
特許文献４は、蒸気タービンにおいてブレード温度を推定する方法に関するものである。この方法は、主として入力及び出力段のブレード直接ではない位置における圧力及び温度を含む測定値を利用する。先ず始めに、水／蒸気サイクル分析プログラムを用いることによって、また指定の実験によって、ブレード温度がシミュレーションされる。また、幾つかの大型蒸気タービンにおいて、ＨＰ及びＬＰケーシングのそれぞれの段に温度測定装置を取付けることも開示されている。これらの測定値は、ブレード温度がその限界値を越えた時はいつでも、オペレータ又は担当主任技術者に表示される。
【０００９】
ステーション・センサは、有用な性能の推定値を提供するが、それらに代わる精密センサよりも実質的に精度が劣る。従って、ステーション・センサからのデータを用いて生成した性能推定値もまた、精密センサを使用して生成した性能推定値よりも精度が劣る。
【特許文献１】特開昭６０−１９２８０７号
【特許文献２】米国特許第５３２７７７２号
【特許文献３】米国特許第５６２１６５４号
【特許文献４】特開２００２−５０１５８４号
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従って、本発明の幾つかの構成では、据付け蒸気タービンの効率を判定する方法を提供する。本方法は、第１の複数の時点において、１つのセットのステーション・センサを使用して蒸気タービンの少なくとも１つの性能変数の第１の平均値と第１の分散値とを推定する段階を含む。本方法はさらに、第１の複数の時点の少なくとも幾つかを包含する時点を含む第２の複数の時点において、精密センサを含む異なるセットのセンサを使用して少なくとも１つの性能変数の第２の平均値と第２の分散値とを推定する段階を含む。第１の平均値、第１の分散値、第２の平均値及び第２の分散値を用いて第１の平均値と第２の平均値との間のマッピング機能が判定される。
【００１１】
別の態様では、本発明は、蒸気タービンの効率を判定するためのプロセッサを提供する。本プロセッサは、第１の複数の時点において、１つのセットのステーション・センサを使用して蒸気タービンの少なくとも１つの性能変数の第１の平均値と第１の分散値とを推定するように構成される。本プロセッサはまた、第１の複数の時点の少なくとも幾つかを包含する時点を含む第２の複数の時点において、精密センサを含む異なるセットのセンサを使用して性能変数の第２の平均値と第２の分散値とを推定するように構成される。本プロセッサはまた、第１の平均値、第１の分散値、第２の平均値及び第２の分散値を用いて第１の平均値と第２の平均値との間のマッピング機能を判定するように構成される。
【００１２】
さらに別の態様では、本発明は、その上に記録された命令を有する機械読取り可能な媒体を提供し、この命令は、第１の複数の時点において、１つのセットのステーション・センサを使用して蒸気タービンの少なくとも１つの性能変数の第１の平均値と第１の分散値とを推定することをプロセッサに命令するように構成される。この命令はまた、第１の複数の時点の少なくとも幾つかを包含する時点を含む第２の複数の時点において、精密センサを含む異なるセットのセンサを使用して性能変数の第２の平均値と第２の分散値とを推定することをプロセッサに命令するように構成される。この命令はさらに、第１の平均値、第１の分散値、第２の平均値及び第２の分散値を用いて第１の平均値と第２の平均値との間のマッピング機能を判定するように構成される。
【００１３】
マッピングが或る時間にわたってほぼ一定でありかつ高度の信頼性でもって同一コードタイプの幾つかの蒸気タービン間で反復可能であることが確認された場合、ステーション・センサのみを備えた同一コードタイプの別の蒸気タービンに対して、所定の平均値シフトを適用してステーション・センサによって高い性能推定値精度を得ることができる。分散値は、精密センサを使用して得られる分散値よりも大きくなるであろうが、それでもなお使用可能となる。従って、適正なマッピングを判定した後には精密センサは最早や必要とされないので、関心事の効率推定値に影響を与える可能性があるセンサの再較正、交換又はその他の変更が行われたことが知らされるまでは、高い性能推定値精度が低い未来コストで得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
蒸気タービン−発電機システムの交替オペレータに使用可能な主制御装置は、主蒸気及び再熱蒸気供給源の温度及び圧力を決定するボイラ制御装置と、第１つまり高圧タービン段に導入される蒸気の量を決定する１つ又は複数の主蒸気導入制御弁とを含む。そのような蒸気タービン−発電機システムのオペレータに対する実際的な指針は、容易に、迅速にかつ詳細な技術的分析なしで解釈してこれらの主制御装置の操作を可能にすることができるような方式での実質的に瞬時の作動パラメータの評価を含む。本発明の技術的効果は、精密センサの代わりにステーション・センサを使用して、使用可能な性能推定値を提供することである。
【００１５】
次に図１を参照すると、ここに全体的に示すのは、蒸気タービン−発電機システム１０である。蒸気タービン−発電機システム１０は、蒸気ボイラ１４から熱入力を受ける蒸気タービン−発電機１２を含む。ボイラ１４は、石炭燃焼式、石油燃焼式又は熱回収式蒸気発生器のような任意の従来型のものとすることができる。ライン１６で表したオペレータ１８からのオペレータ入力を用いて、蒸気タービン−発電機１２は、タービン制御装置１７によって制御され、またボイラ１４は、プラント・リアルタイム制御装置１５によって制御される。電力出力が発生し、それはライン２０で表している。蒸気タービン−発電機１２からの１つのセットの測定パラメータが、ライン２２を介してデータ処理サブシステム２４に供給される。測定パラメータのタイプは、長期間にわたって十分な信頼性と精度とで得ることができかつ蒸気タービン−発電機１２とボイラ１４とを分刻みで制御する際にオペレータ１８を導くことができるような方式で、データ処理サブシステム２４が解釈することができるタイプである。データ処理サブシステム２４の出力は、オペレータインタフェースサブシステム２６に供給され、このサブシステム２６は、例えばブラウン管ディスプレイ装置、プリンタ或いはその他のアナログ又はデジタルディスプレイ装置のような従来型のタイプとすることができる。データ処理サブシステム２４からの出力はまた、データを短期間又は長期間記憶できるデータ記憶サブシステム２８にも供給することができる。データ記憶サブシステム２８は、プリンタを含む任意の従来型のタイプとすることができる。しかしながら、本明細書で１例として用いている実施形態では、データ処理サブシステム２４は、デジタルプロセッサを含み、またデータ記憶サブシステム２８は、例えば磁気又は光ディスク或いは磁気テープ記憶装置のようなデジタル記憶装置を含むのが好ましい。
【００１６】
オペレータインタフェースサブシステム２６と並列に結合されるのは、評価技術者インタフェースサブシステム２７である。インタフェース２７は、評価技術者２９が、オペレータ１８と比較してよりゆっくりとデータ処理サブシステム２４の出力を検討するのを可能にする。評価技術者２９がデータを検討した一層高いレベルの精緻な分析に一部基づいて、技術者は、オペレータ１８と通信してタービン−発電機システム１０の長期にわたる性能を改善する。技術者はまた、システムの保守手順を決定し、サブシステム２７は、これらの手順を明らかにするのを助ける。
【００１７】
次に図２を参照すると、ここに示すのは、本発明を説明するのに必要な詳細部のみを含む蒸気タービン−発電機１２の簡略概略図である。蒸気タービン−発電機１２は、従来型のものであり、その内部に取付けられた測定装置を有する。従って、蒸気タービン−発電機１２についての詳しい説明は省略する。本発明は、発生した電力出力の測定値を含む、蒸気タービン−発電機システム１０全体にわたる様々な箇所における温度及び圧力測定値を用い、また対応する設計値に対するそれら測定値の関係を比較してシステム全体にわたる電力損失、効率及び熱消費率を判定する。
【００１８】
図１の蒸気タービン−発電機１２は、電力出力を発生する発電機３４に対して機械継手３２を介して結合された蒸気タービン３０を含む。発電機３４内のトランスデューサ（図示せず）は、データ処理サブシステム２４に伝送するためにライン２２に供給される電力出力信号Ｗ１を生成する。ライン１６上のオペレータ入力は、油圧式、電気油圧式、デジタル式又はその他の公知の手段によって主制御弁アクチュエータ３６に供給され、主制御弁アクチュエータ３６は、ライン４０で示すように主蒸気導入制御弁３８を作動させる。弁位置信号Ｖ１が適当な手段によって発生され、この信号は、主制御弁３８の開放量を表し、データ処理サブシステム２４に伝送するためにライン２２に供給される。弁３８は、一般的に蒸気タービンに関連する多数の蒸気導入制御弁を表していることを理解されたい。
【００１９】
ボイラ１４の一部である蒸気発生器４２は、管路４４上の主制御弁３８に供給する高温加圧蒸気の供給源を形成する。主制御弁３８を通過した蒸気は、主蒸気管路４６を介して高圧タービン４８の入力側に供給される。本明細書で使用する場合、「ＨＰ」という用語は、高圧タービン４８を意味する。今や部分的に膨張されかつ冷却されているが、未だ大きなエネルギーを含有しているＨＰタービン４８から流出した蒸気は、低温の再熱管路５０を介して、これもまたボイラ１４の一部である再熱器５２に供給される。主制御弁３８の上流側かつほぼ主制御弁３８の入口における管路４４内の蒸気の圧力及び温度は、それを表す第1の圧力信号Ｐ１及び第1の温度信号Ｔ１を生成するためにセンサ（図示せず）によって測定され、これらの信号は、データ処理サブシステム２４に伝送される。高圧タービン４８の下流側かつ実質的に高圧タービン４８の出口における低温再熱管路５０内の蒸気の圧力及び温度は、それを表す第３の圧力信号Ｐ３及び第３の温度信号Ｔ３を生成するためにセンサ（図示せず）によって測定され、これらの信号もまたデータ処理サブシステム２４に伝送される。
【００２０】
圧力センサ（図示せず）が、ＨＰタービン４８の第１段の近傍で感知した圧力を表す圧力信号Ｐ２を生成し、この信号は、データ処理サブシステム２４に伝送される。
【００２１】
中圧タービン５４（以下、「ＩＰ」タービンと記す）は、高温再熱管路５６を介して再熱器５２から再熱蒸気を受け、蒸気を膨張させて蒸気からエネルギーを取り出し、排出管路５８を介して低圧タービン６０に蒸気を排出する。ＨＰタービン４８、ＩＰタービン５４及び低圧タービン６０（以下、「ＬＰ」タービンと記す）の機械的出力は、継手手段６２及び６４によって示すように機械的に相互結合され、これら継手手段６２及び６４は次に、継手３２にまた発電機３４に機械的に結合される。ＩＰタービン５４の上流側にある高温再熱管路５６内の第４の温度Ｔ４及び圧力Ｐ４が、センサ（図示せず）によって測定され、それを表す信号が、データ処理サブシステム２４に伝送される。さらに、ＩＰタービン５４の下流側にある管路５８内の蒸気の第５の温度Ｔ５及び圧力Ｐ５が、センサ（図示せず）によって測定され、それらの量を表す信号もまた、データ処理サブシステム２４に伝送される。別の実施形態では、Ｔ５及びＰ５は、ＬＰタービン６０の低圧ボウルにおいて測定される。
【００２２】
ＬＰタービン６０からの排出蒸気は、管路６６を介して復水器６８に供給され、復水器６８において蒸気は水に復水され、その後、再使用のために管路７０を介して蒸気発生器４２に送られる。システムの効率を低下させる可能性がある要因の１つは、十分でない復水器６８の作動であり、そのことにより、低圧タービン６０の排出側における背圧が正常値よりも高くなるおそれがあることである。そのような背圧は、効率を改善するために復水器６８の作動を調整する必要があることを示している。管路６６内の圧力センサ（図示せず）は、排出圧信号Ｐ６を生成し、この信号は、更なる処理と表示のためにデータ処理サブシステム２４に伝送される。
【００２３】
使用する温度センサは、任意の従来型のものとすることができるが、本明細書で説明した実施形態では、各温度センサは、ウェル内に配置されかつその温度を測定しようとしている蒸気にアクセスできるように置かれた複数の高精度クロメル・コンスタンタン（タイプＥ）熱電対を含むことに注目されたい。各センサの複数の熱電対を使用することによって、これら複数の熱電対からの結果を平均して、個々の熱電対の誤差つまりシステム温度における小さな差異を実質的に低減することができる。これに加えて、１つよりも多くの熱電対の使用は、センサ位置において熱電対の１つ又はそれ以上が故障した場合に予備手段を提供する。温度信号の伝送は、アナログ電圧を用いて達成することができ、或いは温度信号を伝送前にデジタル化して測定値に対する伝路の長さ及びノイズの影響を少なくすることができる。同様に、圧力センサは、例えば適当な圧力、精度及び環境温度範囲を有するＨｅｉｓｅモデル７１５Ｔ又はＲｏｓｅｍｏｎｔ圧力トランスミッタの商品名で購入可能な圧力センサのような任意の従来型のものとすることができる。
【００２４】
本明細書で説明したタイプのセンサを利用して効率を判定する様々な方法は、特開昭６０−１９２８０７号に詳述されており、本明細書で詳しく説明する必要はない。さらに、蒸気タービン効率を精密に推定するための試験手順（ＡＳＭＥ  ＰＴＣ  ６．０を含む）は、様々なＡＮＳＩ（米国規格協会）及びＡＳＭＥの刊行物によってよく知られており、ここで詳細に繰り返す必要はない。
【００２５】
本発明の幾つかの構成では、また図３を参照すると、据付け蒸気タービンの効率を判定する方法１００を提供する。本方法は、例えば、データ処理サブシステム２４の記憶装置内にある、方法１００の段階に対応した一連の予めプログラムされた命令を、オペレータが開始することによって実行することができる。しかしながら、他の構成では、コンピュータワークステーションのような別のデータ処理サブシステム又は適当な処理システムを使用することができる。幾つかの構成では、一連の予めプログラムされた命令は、本方法の段階を実行することをプロセッサに命令する記録した命令として供給される。これらの命令は、フロッピー（商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ又はＣＤ−ＲＷ或いはＤＶＤのような機械読取り可能な媒体に記録することができる。（「機械読取り可能な媒体」という用語は、完全なセットの命令の一部が多数の同様な及び／又は異なるタイプの媒体間に分割されている構成を含むように広義に解釈されることを意図している。）本発明の技術的効果は、段階１０２で、第１の複数の時点において、１つのセットのステーション・センサを使用して蒸気タービンの少なくとも１つの性能変数の第１の平均値と第１の分散値とを推定することによって達成される。幾つかの構成では、これらのステーション・センサは、温度及び圧力信号Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４及びＰ５並びに電力出力信号Ｗ１を発生するセンサを含むことができる複数のセンサ（図１及び図２には図示せず）を含む。本方法はさらに、段階１０４で、第１の複数の時点の少なくとも幾つかを包含する時点を含む第２の複数の時点において、少なくとも１つの性能変数の第２の平均値と第２の分散値とを推定することを含む。段階１０４における推定には、精密センサ（これらもまた図には図示せず）を含む異なるセットのセンサを使用する。本方法はさらに、段階１０６で、第１の平均値と第２の平均値との間のマッピング機能を判定することを含む。このマッピングには、第１の平均値、第１の分散値、第２の平均値及び第２の分散値を用いる。
【００２６】
本明細書で使用する場合、「第１の平均値」というは、その各々が異なる時点における性能変数を表す、１つのセットの平均値推定値を意味する。第１の平均値は、1つのセットのステーション・センサを使用して測定される。同様に、「第１の分散値」というのは、対応する１つのセットの分散値推定値を意味する。「第２の平均値」というのは、その各々が第１の平均値の時点と必ずしも対応する必要はない異なる時点における性能変数を表す、１つのセットの平均値推定値を意味するが、幾つかの構成では、第２の平均値は、第１の平均値の時点に近い１つのセットの平均値推定値を表す。第２の平均値は、精密センサを含む1つのセットのセンサを使用して測定される。「第２の分散値」というのは、対応する１つのセットの分散値推定値を意味する。これらの用語における「第１の」及び「第２の」という用語は、必ずしも時間、量などの順序付けを意味するのではなく、単に２つのセットの推定値を区別するために使用している。
【００２７】
また、「ステーション・センサ」という用語は、蒸気タービン施設に関連しかつ該蒸気タービン施設に含まれた１つのセットのセンサを意味する。ステーション・センサは、蒸気タービン施設を連続的にモニタするために使用することができる。他方、「精密センサ」というのは、ＡＳＭＥ  ＰＴＣ  ６．０効率を正確に判定するために使用するセンサのようなセンサである。これらのセンサは、施設内に含まれるものではなく、通常は初期性能測定のために製造業者によって使用されるものであり、一般的にタービン内に永久的に取付けられることはない。
【００２８】
本発明の幾つかの構成では、段階１０８で、第２の複数の時点の最後の時点よりも後の１つ又はそれ以上の時点において、蒸気タービンの少なくとも１つの性能変数の付加的平均値が推定される。この付加的平均値の推定には、１つのセットのステーション・センサとマッピング機能とを使用する。各そのような付加的平均値推定値は、精密センサよりも本来的に精度が劣るステーション・センサを使用して得られた測定値における偏差及びその他の誤差を補正した性能変数推定値に対応する。このような推定値の分散値は、精密センサを使用して得られた分散値よりも大きくなることになるが、このような推定値の平均値は、マッピングを使用しなかった場合よりも正確となり、安価なセンサのみを使用して得られる有用な性能推定値を提供することになる。
【００２９】
幾つかの構成では、少なくとも１つの性能変数は、蒸気タービンのＨＰ、ＩＰ及びＬＰセクションの１つ又はそれ以上の第２の効率であるか又は第２の効率を含む。
【００３０】
また、幾つかの構成では、付加的な時点において、少なくとも１つの性能変数の第３の平均値と第３の分散値とが推定される。（同様に、この文脈において本明細書で使用する場合の「第３の」という語も、時間、価値、重要性などの順序付けを意味するのではなく、１つのセットの測定値を別のセットの測定値から区別するために使用している。）第３の平均値及び第３の分散値は、少なくとも１つの精密センサを含むが、第２の平均値推定値及び第２の分散値推定値を測定するために使用する精密センサの全てよりも少ない精密センサを含むことになるサブセットのセンサを使用して推定される。これらの推定値は、より少ない数であり、従ってより安価であるが、それにも拘わらずステーション・センサよりも正確な（また、ステーション・センサとは独立した）サブセットの精密センサを使用して、第２の平均値推定値及び第２の分散値推定値を補強するために使用することができる。幾つかの構成では、付加的時点は、第２の複数の時点の開始時点と終了時点との間の時点を含み、かつこれらの付加的時点は各々、第２の複数の時点とは異なる。ここに述べた１つのセットの精密センサ測定値は、完全なＰＴＣ  ６．０式の性能試験に代わるものとして使用することができる。
【００３１】
幾つかの構成では、本明細書に記載した方法は、マッピング機能が或る時間にわたって本質的に一定であると判定されるまで反復することができる。また、幾つかの構成では、本発明の様々な構成が、精密センサベースの効率推定値のための完全な一式のＰＴＣ６．０計器を有することに依存していないにも拘わらず、１つのセットの精密センサを使用した推定は、ＡＳＭＥ  ＰＴＣ  ６．０推定値を得ることを含むことができる。セクション効率を推定するためにサブセットのＰＴＣ  ６．０計器を使用した精密試験は、ステーション・センサベースの推定値と精密センサベースの推定値との間の所望のマッピングを判定するのに十分である。
【００３２】
本発明の幾つかの構成はまた、異なる施設の複数の蒸気タービンにおいて本方法の段階を反復して同一タイプのセンサ間における反復性を判定する段階を備える。そうすることで、同一タイプのセンサにとって有効なマッピングを、このタイプのセンサを使用している全ての蒸気タービン施設において本方法の段階（特に、精密センサを含む段階）の全てを反復することを必要とせずに得ることが可能になる。
【００３３】
更なる説明のために、また図４のグラフ２００を参照して、少なくとも２つ又はそれ以上の精密な効率推定値（ＡＳＭＥ  ＰＴＣ６．０）が入手可能であり、また１月時点における（推定値２１０、２１２及び２１４）、２月時点における（推定値２２０、２２２及び２２４）及び３月時点における（推定値２３０、２３２及び２３４）様々なセンサ推定値が入手可能であると仮定しよう。各時点における複数の測定値を用いて、精密センサベースの性能推定値２１０、２２０及び２３０に対する平均偏差（測定値における円の中心で表す）及び標準偏差（各円の上方及び下方の棒線で表す）を求める。本明細書で使用する場合の「性能」というのは、蒸気タービンのＨＰ、ＩＰ及びＬＰセクションに対して判定したセクション効率を意味する。熱消費率もまた、計算しかつ座標上にプロットすることができる。さらに、（例えば）同一時点でステーション・センサのみを使用して、性能推定値（セクション効率）を求める（２１４、２２４、２３４）。同一時点で、さらに１つのサブセットの精密センサとステーション・センサとを使用して、性能推定値（セクション効率）を求める。１つのサブセットの精密センサもまた、本発明を実施するのに有用ではあるが、必須ではない。２１１、２１３、２２１及び２２３のような中間データ点を得るために、ステーション・セットを使用して性能推定が実行される。２１１、２１３、２２１及び２２３における推定値は、完全セットの精密センサを使用して推定値２１０、２２０及び２３０を得た時点の間のかつそれらの時点とは異なる１つのセットの時点において求められる。
【００３４】
説明のために、精密センサベースの推定値の分散値を最小側とし、またステーション・センサベース推定値の分散値を最大側として、３つの性能推定方法の各々に関連した誤差変動幅又は分散値を相対的比率で示す。
【００３５】
精密センサベースの推定値の余分なコストにより、それらの使用可能性には限界があるが、ステーション・センサベースの推定値は蒸気タービン制御システムとインタフェースした現地モニタ・ハードウエアを介して連続的にモニタされるので、使用可能にすることができるステーション・センサベースの推定値の数には限界がない。
【００３６】
十分な数の点が求められると、３つの場合の各々における性能推定値における傾向を確認することができ、２つのセットの推定値間のマッピングを判定することができる。マッピングが或る時間にわたってほぼ一定でありかつ高度の信頼性でもって同一コードタイプの幾つかの蒸気タービン間で反復可能であることが確認された場合、ステーション・センサのみを備えた同一コードタイプの別の蒸気タービンに対して、所定の平均値シフトを適用してステーション・センサにより高い性能推定値精度を得ることができる。分散値は、精密センサを用いて得られる分散値よりも大きくなるであろうが、それでもなお使用可能となる。適正なマッピングを判定した後には精密センサは最早や必要とされないので、高い性能推定値精度が低い未来コストで得られる。
【００３７】
発明を様々な特定の実施形態に関して説明してきたが、本発明が特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内の変更で実施できることは、当業者には明らかであろう。特許請求の範囲内に記した参照符号は、本発明の技術的範囲を狭めるためのものではなく、本発明を容易に理解するためのものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】蒸気タービン−発電機システムの簡略ブロック図。
【図２】本発明の構成において採用したモニタ箇所を示す、蒸気タービン−発電機システムの簡略概略図。
【図３】蒸気タービン性能を低コストで推定する本発明の方法の様々な構成を表したフローチャート。
【図４】本発明の構成の典型的な使用によって得た推定値の幾つかを示すグラフ。
【符号の説明】
【００３９】
１０  蒸気タービン−発電機システム
１２  蒸気タービン−発電機
１４  蒸気ボイラ
１５  プラント制御装置
１６  オペレータ入力
１７  タービン制御装置
１８  オペレータ
２０  電力出力
２４  データ処理サブシステム
２６  オペレータインタフェースサブシステム
２７  評価技術者インタフェースサブシステム
２８  データ記憶サブシステム
２９  評価技術者
【図１】
2006083855.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
2006083855000001.pdf